课题来源于国家民用航天预研项目、国家自然科学基金重点项目“新型高性能传动件及系统的可靠性设计理论与方法”和国家自然科学基金青年基金项目“新型高性能传动机构变形协调设计方法研究”。　　随着我国机器人、航空航天、新能源、国防武器装备等工程领域事业的迅速发展,对直接影响着重要装备功能和寿命的高性能传动件提出了非常苛刻的精度、可靠性、长寿命等要求。在特殊与极端条件下高性能机电传动系统存在的高可靠与高精度等相互复杂矛盾性和强非线性问题导致了研究难度大,已经成为了国内外高端装备在特殊与极端环境下正常运行面临的研究重要热点和难题之一。在探索高精度和高可靠等高性能传动机构及其与装备集成创新设计理论和方法方面,以我校机械传动国家重点实验室王家序教授为团队负责人的研究团队在取得多项自主知识产权并达到国际先进水平的基于新型工程复合材料传动件及系统创新设计理论成果的基础上,提出了高精度、高可靠、长寿命、大转矩、低能耗、小体积和自维护的基于新型工程复合材料高性能传动机构创新设计理论和方法,发明了一种基于橡胶合金材料与刚性少齿差行星齿轮副刚柔耦合传动系统的滤波减速器(授权发明专利ZL2010101043595)。　　论文以高可靠精密滤波减速器为研究对象,开展了基于刚性行星传动结构和橡胶合金柔性材料耦合,弯曲应力与扭转应力的多自由度耦合,粘性啮合力/支撑力和弹性啮合力/支撑力耦合,时变啮合刚度、瞬变啮合间隙和动态传递误差的变参数耦合,外部激励和内部激励耦合等高可靠精密滤波减速器多因素复杂耦合的强非线性动态特性理论和实验研究;着重揭示了橡胶合金弹性体对抑制减速器混沌运动和保持传动平稳的规律,从而为设计高性能齿轮系统和改善齿轮系统的动态性能提供理论依据和数据支持。　　论文主要研究内容如下:　　1)分析了该减速器的结构、传动原理;测试了橡胶合金衬层材料的扯断强度、定伸强度、硬度和拉伸应力应变等力学性能参数,曲线拟合得到了Mooney-Rivlin系数,计算了其杨氏弹性模量和泊松比;采用动态热机械分析仪测试了橡胶合金材料的储存模量和损耗模量,计算阻尼系数;计算了基于橡胶合金材料的各传动件传动动态性能参数,包括理论转速、两级传动的理论啮合频率、啮合阻尼及双联齿轮联接轴刚度和阻尼、各支撑滚动轴承的变形、刚度、阻尼等动特性参数。　　2)推导了基于变形协调设计的高可靠精密滤波减速器轮齿啮合弹性间隙计算式。为保证齿与齿之间的正常间隙,防止在中心距增大时齿轮啮合发生干涉或者卡死,考虑对各误差因素进行控制、补偿的可行性与最低成本控制,得出了齿轮啮合中心距变化规律,提出了多误差因素影响下满足等效变位齿轮无侧隙啮合中心距的啮合间隙动态变形协调补偿的高可靠精密滤波减速器弹性间隙变化控制计算方法。　　3)推导了基于橡胶合金材料的双联齿轮分别与输出齿轮和固定齿轮啮合的两对内啮合齿轮副多对齿啮合综合效应刚度,将两级传动多对齿啮合刚度拟合为7阶傅里叶级数的形式,建立两对内啮合齿轮副多对齿啮合刚度拟合曲线。计算了两对齿轮啮合副沿啮合线上的综合误差。　　4)采用Abaqus建立了该减速器有限元自由模态分析模型,其中轮齿啮合部采用绑定约束,轴承用弹簧单元模拟。采用Lanczos特征值求解器对该减速器进行自由模态求解,获得了该减速器前20阶固有频率及模态振型。　　5)综合考虑高可靠精密滤波减速器的固定齿轮和输出齿轮分别与带有橡胶合金材料的双联齿轮啮合的两对齿轮副啮合刚度、传动误差、齿侧弹性间隙,带有橡胶合金材料的双联齿轮中间联接轴刚度和阻尼,以及支撑轴承刚度和阻尼的情况下,运用集中质量法,建立了高可靠精密滤波减速器传动系统多因素耦合非线性振动模型。系统的分析该减速器各齿轮振动位移、速度响应、以及振动位移&速度相图、庞加莱截面、轴承动载荷、齿轮啮合力、振动加速度响应。分析了转速激励,啮合阻尼、啮合刚度、扭转刚度、齿侧弹性间隙、齿轮误差等各参数对减速器非线性振动特性的影响规律。　　6)开展了高可靠精密滤波减速器的模态和振动性能试验研究。用LMSTest.Lab对该橡胶合金减速器进行锤击法的自由模态实验;用三向加速度传感器采集减速器壳体振动信号,进行振动加速度时域响应、振动加速度幅值谱、振动加速度功率谱密度和振动加速度级结构噪声的实验研究。